CN113644277A

CN113644277A - 电化学装置及用电装置

Info

Publication number: CN113644277A
Application number: CN202110910201.5A
Authority: CN
Inventors: 张远杰
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2021-08-09
Filing date: 2021-08-09
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2041-08-09
Also published as: CN113644277B

Abstract

本申请公开了一种电化学装置。电化学装置包括电极组件，电极组件包括第一极片、隔膜和第二极片。第一极片包括集流体和活性材料层。集流体包括沿集流体的长度方向设置的第一段和第二段。第一段包括主体部和与主体部连接的第一折叠部。主体部沿集流体的厚度方向设有相对的第一表面和第二表面，第一折叠部翻折至第一表面或第二表面上。第二段沿集流体的厚度方向设有相对的第三表面和第四表面，第三表面和第四表面中的至少一个涂覆活性材料层。本申请还公开了一种装载有该电化学装置的用电设备。当电化学装置受到外力冲击时，凸设的第一折叠部在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，从而参与短路并分流短路电流，用于提高电化学装置的安全性能。

Description

电化学装置及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电化学装置及用电装置。

背景技术

由于电化学装置具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多和存储时间长等优点，在移动电话、数码摄像机和手提电脑等便携式电子设备上得到了广泛使用。并且在电动汽车、电动自行车等电动交通工具及储能设施等大中型电动设备方面有着广泛的应用前景。

电化学装置在实际使用过程中，会存在外力挤压和异物冲击等特殊场景，从而导致电化学装置自身结构受到破坏。正极和负极发生短路连接，形成异常较大的短路电流，引起电化学装置局部严重发热，最终导致热失控使电化学装置起火失效。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种提高安全性的电化学装置，以及装载有该电化学装置的用电装置。

本申请的实施例提供一种电化学装置。电化学装置包括电极组件，电极组件包括第一极片、隔膜和第二极片。第一极片包括集流体和活性材料层。集流体包括沿集流体的长度方向设置的第一段和第二段。第一段包括主体部和与主体部连接的第一折叠部。主体部沿集流体的厚度方向设有相对的第一表面和第二表面，第一折叠部翻折至第一表面或第二表面上。第二段沿集流体的厚度方向设有相对的第三表面和第四表面，第三表面和第四表面中的至少一个涂覆活性材料层。

本申请的实施例包括的技术效果：通过第一折叠部翻折至第一表面或第二表面上，以使第一折叠部凸出于第一表面或第二表面，当电化学装置受到外力冲击时，凸设的第一折叠部在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能。另一方面，凸设的第一折叠部在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，可以覆盖一部分活性材料层，并避免被覆盖的活性材料层与极性相反的集流体或者极性相反的活性物质层之间发生接触，产生短路，产生大量热量。申请人研究发现，相反的活性物质层之间发生接触产生的热量或活性物质层与极性相反的集流体之间接触产生的热量，远大于极性相反的集流体之间接触产生的热量。

本申请的一些实施例中，还包括：集流体进一步包括与主体部连接的第二折叠部，第二折叠部翻折至第一表面或第二表面上。

本申请的一些实施例中包括的技术效果：通过该设置使第一折叠部和第二折叠部中的至少一个在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能。通过设置第一折叠部和第二折叠部，提高折叠部与冲击形成的断面接触覆盖的机率，进一步提到电化学装置的安全性。

本申请的一些实施例中，还包括：第一折叠部与第二折叠部沿集流体的厚度方向的正投影至少部分重叠并形成重叠区域。

本申请的一些实施例中包括的技术效果：通过该设置提高重叠区域范围内的折叠部的结构强度，降低折叠部在冲击力的作用下过度弯折导致无法覆盖在冲击形成的断面的风险，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能。

本申请的一些实施例中，还包括：沿所述集流体的宽度方向，所述重叠区域的宽度与所述集流体的宽度的比值C的范围为10％≤C≤25％。

本申请的一些实施例中包括的技术效果：通过该设置使重叠区域沿集流体的厚度方向的正投影位于主体部上，提高第一折叠部、第二折叠部与主体部的结构稳定性。用于降低折叠部在冲击力的作用下过度弯折导致无法覆盖在冲击形成的断面的风险，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能。

本申请的一些实施例中，还包括：第一折叠部和第二折叠部中的至少一个与主体部一体成型。

本申请的一些实施例中包括的技术效果：通过该设置提高第一折叠部、第二折叠部与主体部的结构稳定性。并且，便于通过量产的集流体裁切制成，降低生产成本。

本申请的一些实施例中，还包括：沿所述集流体的宽度方向，所述第一段与所述第二段的宽度的比值D的范围25％≤D＜100％。

本申请的一些实施例中包括的技术效果：通过该设置使第一折叠部沿集流体的厚度方向的正投影位于主体部上，以及使第一折叠部和第二折叠部的重叠区域沿集流体的厚度方向的正投影位于主体部上。用于提高第一折叠部、第二折叠部与主体部的结构稳定性，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能。

本申请的一些实施例中，所述主体部，所述第一折叠部或所述第二折叠部中的至少一个包括集流体暴露的未涂覆区域。

本申请的一些实施例中包括的技术效果：通过该设置使第一段的第一折叠部和/或第二折叠部参与短路时，降低由于局部过热引起活性材料层上的活性材料分解导致热失控的风险，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能。

本申请的一些实施例中，还包括：电极组件由第一极片、隔膜和第二极片卷绕而成，第一段设于电极组件的最内圈或者次内圈中的至少一个。

本申请的一些实施例中包括的技术效果：通过该设置使第一折叠部和第二折叠部中的至少一个在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能。

本申请的一些实施例中，还包括：电极组件由第一极片、隔膜和第二极片堆叠而成。所述集流体进一步包括第三段，其中，沿所述集流体的长度方向，所述第一段设于第一段和所述第二段之间。

本申请的实施例提供一种用电设备，包括上述的电化学装置。

本申请的一些实施例中包括的技术效果：通过该设置第一折叠部和第二折叠部中的至少一个在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能，进而提高用电装置的安全性能。

本申请实施例提供的电化学装置及装载有该电化学装置的用电设备中，通过第一折叠部翻折至第一表面或第二表面上，以使第一折叠部凸出于第一表面或第二表面，当电化学装置受到外力冲击时，凸设的第一折叠部在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高电化学装置在受到外力冲击时的安全性能。另一方面，凸设的第一折叠部在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，可以覆盖一部分活性材料层，并避免被覆盖的活性材料层与极性相反的集流体或者极性相反的活性物质层之间发生接触，产生短路，产生大量热量。申请人研究发现，相反的活性物质层之间发生接触产生的热量或活性物质层与极性相反的集流体之间接触产生的热量，远大于极性相反的集流体之间接触产生的热量。

附图说明

图1为本申请一实施例的电化学装置的第一结构示意图。

图2为本申请一实施例的电化学装置中第一极片的第一展开结构示意图。

图3为本申请一实施例的电化学装置中第一极片的第一折叠结构示意图。

图4为本申请一实施例的电化学装置中第一段的第一剖面结构示意图。

图5为本申请一实施例的电化学装置中第一极片的沿厚度方向观察的结构示意图。

图6为本申请一实施例的电化学装置中第一极片的第二展开结构示意图。

图7为本申请一实施例的电化学装置中第一极片的第二折叠结构示意图。

图8为本申请一实施例的电化学装置中第一段的第二剖面结构示意图。

图9为本申请一实施例的电化学装置中第一段的第三剖面结构示意图。

图10为本申请一实施例的电化学装置中第一极片的第三展开结构示意图。

图11为本申请一实施例的电化学装置中第一极片的第三折叠结构示意图。

图12为本申请一实施例的电化学装置中第一极片的第四折叠结构示意图。

图13为本申请一实施例的电化学装置中第一段的第四剖面结构示意图。

图14为本申请一实施例的电化学装置中第一段的第五剖面结构示意图。

图15为本申请一实施例的电化学装置的第二结构示意图。

图16为本申请一实施例的电化学装置的第三结构示意图。

主要元件符号说明

电化学装置 100

电极组件 10

第一极片 20

集流体 21

第一段 21a

主体部 211

第一表面 211a

第二表面 211b

第一折叠部 212

第二折叠部 213

重叠区域 214

第二段 21b

第三表面 211c

第四表面 211d

第三段 21c

第五表面 211e

第六表面 211f

活性材料层 22

隔膜 30

第二极片 40

分界线 50

第一侧边 51

第二侧边 52

第三侧边 53

第四侧边 54

第五侧边 55

第六侧边 56

第一翻折线 57

第二翻折线 58

第三翻折线 59

第一极耳 61

第二极耳 62

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。

如本文中所使用，术语“大致”、“大体”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同或大体上相等。除非特别说明，本申请中两个数值相等指的是两个数值大体上相等。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

下面将结合附图对一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，电化学装置100包括电极组件10。电极组件10包括第一极片20、隔膜30和第二极片40。电极组件10通过依序设置的第一极片20、隔膜30和第二极片40卷绕或堆叠而成。请参阅图2，第一极片20包括集流体21和活性材料层22。集流体21包括沿集流体21的长度方向A设置的第一段21a和第二段21b。第一段21a包括主体部211和与主体部211连接的第一折叠部212。

将第一段21a和第二段21b展开至位于同一平面时，沿集流体21的宽度方向B，第一段21a的宽度等于或大于第二段21b的宽度。当第一段21a的宽度等于第二段21b的宽度时，集流体21即为规则形状。当第一段21a和大于第二段21b的宽度时，集流体21即为不规则形状。集流体21的“长度方向A”和“宽度方向B”分别是指集流体21表面的两个维度。其中长度方向A是指主要维度方向(即尺寸较大的方向)，而宽度方向是指次要维度方向(即尺寸较小的方向)。通常，长度方向A与极片加工过程中的各个材料层(例如活性材料层22)的涂覆方向是一致的，也与电化学装置制造过程中极片的卷绕方向是一致的。而宽度方向是与长度方向A垂直的。

请一并参阅图3、图4和图5，主体部211沿集流体21的厚度方向设有相对的第一表面211a和第二表面211b。第一折叠部212翻折至第一表面211a或第二表面211b上，以使第一折叠部212凸出于第一表面211a或第二表面211b。当电化学装置100受到外力冲击(例如挤压或刺破)时，凸设的第一折叠部212在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。

在一些实施例中，当第一折叠部212展开至与主体部211位于同一平面上时(参图2)，第一段21a沿宽度方向B设有相对的第五侧边55和第六侧边56。第一折叠部212和主体部211之间还设有沿长度方向A设置的第一翻折线57，第一折叠部212由第五侧边55沿第一翻折线57向第六侧边56翻折而成，或者第一折叠部212由第六侧边56沿第一翻折线57向第五侧边55翻折而成。

当第一翻折线57与第五侧边55之间的间距和第一翻折线57与第六侧边56之间的间距相等时，第一折叠部212沿集流体21的厚度方向位于主体部211上的正投影的范围最大。在第一折叠部212处于折叠状态时，第一段21a的宽度即等于主体部211的宽度。此时，第一折叠部212的宽度等于第一段21a的宽度。

由于在实际翻折过程中，需要考虑第一折叠部212和第二折叠部213弯折处长度，以及第一折叠部212未完整覆盖主体部211的情况，因此第一折叠部212的宽度小于第一段21a的宽度。

在一些实施例中，第一折叠部212贴合于第一表面211a或第二表面211b上。具体地，当第一折叠部212贴合于第一表面211a时，第一折叠部212朝向第一表面211a的表面和第一表面211a相互平行且相互接触。当第一折叠部212贴合于第二表面211b时，第一折叠部212朝向第二表面211b的表面和第二表面211b相互平行且相互接触。

第二段21b沿集流体21的厚度方向设有相对的第三表面211c和第四表面211d，第三表面211c和第四表面211d中的至少一个涂覆活性材料层22。活性材料层22可以允许锂离子的脱出和嵌入，第二段21b涂覆活性材料层22，可以提高电化学装置100的能量密度。

上述电化学装置100中，通过第一折叠部212翻折至第一表面211a或第二表面211b上，以使第一折叠部212凸出于第一表面211a或第二表面211b，当电化学装置100受到外力冲击时，凸设的第一折叠部212在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。

请一并参阅图6、图7和图8，在一些实施例中，集流体21进一步包括与主体部211连接的第二折叠部213，第二折叠部213翻折至第一表面211a或第二表面211b上，以使第二折叠部213与第一折叠部212均凸出于第一表面211a或第二表面211b。电化学装置100受到外力冲击时，第一折叠部212和第二折叠部213中的至少一个在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面从而参与短路并分流短路电流，用于提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。并且通过设置第一折叠部212和第二折叠部213，提高折叠部与冲击形成的断面接触覆盖的机率，进一步提到电化学装置100的安全性。

请参阅图9，在一些实施例中，第一折叠部212与第二折叠部213沿集流体21的厚度方向的正投影至少部分重叠并形成重叠区域214，位于重叠区域214范围内的第一折叠部212与第二折叠部213均凸出于第一表面211a或第二表面211b。通过第一折叠部212与第二折叠部213形成重叠区域214提高重叠区域214范围内的折叠部的结构强度，降低折叠部在冲击力的作用下过度弯折导致无法覆盖在冲击形成的断面的风险，进而提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。

在一些实施例中，重叠区域214对应的第一折叠部212与第二折叠部213相互贴合。具体地，第一折叠部212朝向第二折叠部213的表面，和第二折叠部213朝向第一折叠部212的表面相互平行且相互接触。可以理解的是，重叠区域214一般设置于电化学装置100容易受到外力冲击的地方，例如电化学装置100沿厚度方向设置的表面的中部位置，用于提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。

请参阅图10和图11，在一些实施例中，定义集流体21的宽度L为集流体21沿宽度方向B的两条侧边之间的间距；定义重叠区域214的宽度W为重叠区域214沿宽度方向B的两条边界线之间的间距。沿集流体21的宽度方向B，重叠区域214的宽度W与集流体21的宽度L的重叠比例C的范围为：C≤25％。可以理解，本申请中“沿集流体的宽度方向，重叠区域的宽度”也称为“沿所述集流体的宽度方向，重叠区域的长度”，或者也称为“重叠区域的宽度”。类似的，本申请中“沿集流体方向，集流体的宽度”，也称为“沿所述集流体的宽度方向，集流体的长度”，或者也称为“集流体的宽度”。

具体推导过程如下：集流体21沿宽度方向B设有相对的第一侧边51和第二侧边52。第二段21b沿宽度方向B设有相对的第三侧边53和第四侧边54，第三侧边53和第四侧边54分别与第一侧边51和第二侧边52重合，因此集流体21的宽度L即为第二段21b的宽度。

当第一段21a中的第一折叠部212和第二折叠部213展开至与主体部211位于同一平面上时，第一段21a沿宽度方向B设有相对的第五侧边55和第六侧边56，此时第一段21a的宽度即为第五侧边55和第六侧边56之间的间距。

第一折叠部212由第五侧边55沿第二翻折线58向第六侧边56翻折而成；第二折叠部213由第六侧边56沿第三翻折线59向第五侧边55翻折而成。第二翻折线58和第三翻折线59向均沿长度方向A设置。主体部211的宽度即为第二翻折线58和第三翻折线59之间的间距。当第一折叠部212和第二折叠部213处于折叠状态时，第一段21a的宽度即等于主体部211的宽度，具体即为第二翻折线58和第三翻折线59之间的间距。

请参阅图11，在一些实施例中，当第五侧边55和第六侧边56与第三侧边53和第四侧边54重合时，第一段21a的宽度与第二段21b的宽度相等，均等于集流体21的宽度L。此时集流体21为规则形状。当第一折叠部212与第二折叠部213相向翻折至主体部211的第一表面211a或第二表面211b上，并且第一折叠部212和第二折叠部213的端部相互抵接并且未产生重叠区域时，沿宽度方向B，第一折叠部212的宽度L1与第二折叠部213的宽度L2之和与主体部211的沿宽度方向B的宽度L3相等，即L1+L2＝L3＝1/2L。

请参阅图12和图13，当第一折叠部212与第二折叠部213形成重叠区域214时，第一折叠部212和第二折叠部213的端部中的至少一个穿过第一折叠部212和第二折叠部213的端部相互抵接时抵接处的分界线50。沿宽度方向B，定义第一折叠部212穿过分界线50的距离为X,定义第二折叠部213穿过分界线50的距离为Y，定义重叠区域的宽度为W。

第一折叠部212的端部穿过分界线的距离X和第二折叠部213的端部穿过分界线的距离Y之和与重叠区域的宽度W相等，即X+Y＝W，并且L3＝L-L1-L2-(X+Y)。

由于重叠区域214沿集流体21的厚度方向的正投影位于主体部211上，因此X+Y≤L3，即X+Y≤L-L1-L2-(X+Y)。

代入L1+L2＝1/2L，以及X+Y＝W可得W≤1/2L-W，即W/L≤1/4。

由此，重叠比例C＝W/L，C≤1/4，即C不大于25％。

在一些实施例中，C＝1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％等中的一种。

在一些实施例中，C的范围优选为10％至25％。

可以理解的是，在其他一些实施例中，沿宽度方向B，当第五侧边55和第六侧边56分别凸出于第三侧边53和第四侧边54时，第一段21a的宽度大于第二段21b的宽度，进而大于集流体21的宽度L。此时集流体21为不规则形状。定义第一段21a的宽度为L4，即L4＞L。

当第一折叠部212与第二折叠部213相向翻折至主体部211的第一表面211a或第二表面211b上并形成重叠区域214时，通过上述推导可得W/L4≤1/4，由于除了L4＞L，L4与L之间无具体关系，因此在集流体21为不规则形状时，C无具体范围。

请参阅图14，在一些实施例中，当C＝0时，第一折叠部212和第二折叠部213未产生重叠区域，或第一折叠部212和第二折叠部213的端部相互抵接并未产生重叠区域。

上述电化学装置100中，通过设置C不大于25％，使重叠区域214沿集流体21的厚度方向的正投影位于主体部211上，提高第一折叠部212、第二折叠部213与主体部211的结构稳定性。用于降低折叠部在冲击力的作用下过度弯折导致无法覆盖在冲击形成的断面的风险，进而提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。

定义第一段21a与第二段21b的宽度的比值为D。当集流体21为规则形状时，即第一段21a的宽度与第二段21b的宽度相等，均等于集流体21的宽度L。

当第一段21a包括主体部211和与主体部211连接的第一折叠部212时，由于在第一折叠部212处于折叠状态时，第一折叠部212的宽度小于第一段21a的宽度，因1/2≤D＜1。

当集流体21进一步包括与主体部211连接的第二折叠部213时，由于在C范围最大时，对应第一段21a的宽度最小，因此1/4≤D≤1/2。

综上可得1/4≤D＜1,即25％≤D＜100％。

上述电化学装置100中，通过设置25％≤D＜100％，使第一折叠部212沿集流体21的厚度方向的正投影位于主体部211上，以及使第一折叠部212和第二折叠部213的重叠区域214沿集流体21的厚度方向的正投影位于主体部211上。用于提高第一折叠部212、第二折叠部213与主体部211的结构稳定性，进而提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。

在一些实施例中，第一折叠部212和第二折叠部213中的至少一个与主体部211一体成型。主体部211即为第一段21a上第二翻折线58和第三翻折线59之间的区域。通过第一折叠部212和第二折叠部213中的至少一个与主体部211一体成型，提高第一折叠部212、第二折叠部213与主体部211的结构稳定性。并且，便于通过量产的集流体裁切制成，降低生产成本。

所述主体部，所述第一折叠部或所述第二折叠部中的至少一个包括集流体暴露的未涂覆区域。在本申请中，未涂覆区域也称为集流体暴露或者集流体裸露的区域。

在一些实施例中，集流体对应第一段21a的区域裸露，用于在第一段21a的第一折叠部212和/或第二折叠部213参与短路时，降低由于局部过热引起活性材料层22上的活性材料分解导致热失控的风险，进而提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。在一些实施例中，集流体对应第一段21a，例如，主体部211，第一折叠部212或第二折叠部213中的至少一个上设置有绝缘层。所述绝缘层包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷或氧化铬陶瓷中的至少一种。

在一些实施例中，集流体21为铜箔。通常电化学装置100内部的短路模式分为四种，分别为铝和正极短路、铝和铜短路、负极和正极短路、以及负极和铝短路。铜参与的短路模式，如铝和铜短路，由于铝和铜本身极佳的导热能力，可以将产生的热量快速传导到其他部位。因此在电化学装置100受到外力冲击时，通过设置集流体21为铜箔可以创造铜和铝之间的短路，安全地释放电化学装置100的能量，降低电化学装置100发生热失控的风险，进而提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。

请参阅图15，在一些实施例中，电极组件10由第一极片20、隔膜30和第二极片40卷绕而成，第一段21a设于电极组件10的最内圈极片或者次内圈极片中的至少一个。定义最靠近电极组件10卷绕中心的一圈极片为最内圈极片，包覆于最内圈极片外的一圈极片即为次内圈极片。

在一些实施例中，电极组件10还包括第一极耳61和第二极耳62，第一极耳61连接于第一极片20，第二极耳连接于第二极片40(参图1)。在一些实施例中，第一极耳61连接于第一段21a。可以理解的是，在其他实施例中，第一极耳61连接于第二段21b(参图14)。

上述电极组件10在受到外力冲击时，第一折叠部212和第二折叠部213中的至少一个在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高电化学装置100在受到外力冲击时的安全性能。

请参阅图16，在一些实施例中，电极组件10由第一极片20、隔膜30和第二极片40堆叠而成。具体地，集流体21与第二极片40间隔设置，隔膜30位于集流体21和第二极片40之间。

在一些实施例中，集流体21还包括第三段21c，第三段21c沿集流体21的长度方向A设置于第一段21a远离第二段21b的一端。第三段21c沿集流体21的厚度方向设有相对的第五表面211e和第六表面211f，第五表面211e和第六表面211f中的至少一个涂覆活性材料层22。活性材料层22可以允许锂离子的脱出和嵌入，第三段21c涂覆活性材料层22，可以提高电化学装置100的能量密度。

在一些实施例中，沿长度方向A，第一段21a居中位于第二段21b和第三段21c之间。

本申请一实施例还提供一种用电装置(未示出)，包括上述任一的电化学装置100。电化学装置100中通过凸设的第一折叠部212和/或第二折叠部213在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险，进而提高用电装置的安全性能。

下面通过具体实施方式说明本申请：

(一)锂离子电池制作过程

下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为锂离子电池的示例。为了便于说明本申请的技术效果，各个实施例和对比例的区别仅在于热敏电阻层中的成分比例的不同，以下的实施例仅用作示意性的说明，不应对本申请的保护范围产生限制。

(1)正极制备

将正极活性物质钴酸锂(LiCoO2)、Super P(导电碳)、聚偏二氟乙烯按照质量比97:1.4:1.6进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌至体系均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为72wt％；将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔上；将铝箔在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4h，得到正极极片。

(2)负极制备

按照质量比，将98％人造石墨、1.0％SBR(丁苯橡胶)和1.0％CMC(羧甲基纤维素钠)进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得浆料；将浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥12h，得到负极。

(3)电解液的制备

在干燥的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照体积比1：1：1进行混合得到有机溶剂，然后将经过干燥处理的锂盐LiPF6溶解于混合后的有机溶剂中，配置成浓度为1mol/L的电解液。

(4)隔离膜的制备

选用聚乙烯(PE)的隔离膜，并涂布有陶瓷层和粘结层。

(5)锂离子电池的制备

将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片、负极极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到电极组件；以Al极耳作为正极极耳，Ni极耳作为负极极耳，极耳位置位于极片中间以减小欧姆极化，焊接极耳后将电极组件置于外包装箔铝塑膜中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的电极组件中，经过真空封装、静置、化成、整形、容量测试工序，获得锂离子电池。

(二)撞击测试

以撞击测试为例，通过以下实施例及对比例，来说明锂离子电池的改善效果。

撞击测试具体如下：将锂离子电池电量满充，满充的锂离子电池放置于平面铁板上，将直径为φ15.8±0.1mm、长度至少6cm圆棒垂直于试样中部(即重叠区域214)，用9.1±0.1Kg的重锤，距离圆棒与试样交叉处61±2.5cm，垂直自由状态落下。对比锂离子电池的通过率。

通过判定的标准为完成测试后，锂离子电池不起火、不爆炸。

对比例，选用无折叠部设计的第一极片，其他制作与锂离子电池工艺保持一致。

第一实施例：

由上表可知，在标准测试中，重叠比例C＝0的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例无改善。

第二实施例：

由上表可知，在标准测试中，重叠比例C＝5％的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善。

第三实施例：

由上表可知，在标准测试中，重叠比例C＝10％的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善，并且相对于第二实施例，通过率进一步提高。

第四实施例：

由上表可知，在标准测试中，重叠比例C＝15％的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善，并且相对于第三实施例，通过率不变。

第五实施例：

由上表可知，在标准测试中，重叠比例C＝20％的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善，并且相对于第四实施例，通过率不变。

第六实施例：

由上表可知，在标准测试中，重叠比例C＝25％的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善，并且相对于第五实施例，通过率不变。

通过上述多个实施例可以看出，在撞击测试中，重叠比例C＝0的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例无改善，重叠比例C＝5％的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善。重叠比例C＝10％的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善，并且相对于重叠比例C＝5％的实施例通过率进一步提高。重叠比例C＝15％、20％和25％的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善，并且相对于重叠比例C＝10％的实施例通过率不变。因此，在一些实施例中，C的范围优选为10％至25％。

可以理解的是，上述多个实施例的测试条件为以圆棒撞击试样中部(即重叠区域214)，因此在C＝0时，第一折叠部212和第二折叠部213未产生重叠区域，锂离子电池起火情况相比于对比例无改善。

但是，在其他测试条件中，例如以圆棒装机试样以圆棒撞击第一折叠部212和/或第二折叠部213时，凸设的第一折叠部212和/或第二折叠部213在冲击力的作用下覆盖在冲击形成的断面上，从而参与短路并分流短路电流，用于减小局部的发热量，降低发生热失控的风险。因此重叠比例C＝0的实施例锂离子电池起火情况相比于对比例有部分改善。

另外，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请公开的范围之内。

Claims

1.一种电化学装置，所述电化学装置包括电极组件，所述电极组件包括第一极片、隔膜和第二极片，其特征在于：

所述第一极片包括集流体和活性材料层，所述集流体包括沿所述集流体的长度方向设置的第一段和第二段，所述第一段包括主体部和与所述主体部连接的第一折叠部，所述主体部沿所述集流体的厚度方向设有相对的第一表面和第二表面，所述第一折叠部翻折至所述第一表面或所述第二表面上，

所述第二段沿所述集流体的厚度方向设有相对的第三表面和第四表面，所述第三表面和所述第四表面中的至少一个涂覆所述活性材料层。

2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：所述集流体进一步包括与所述主体部连接的第二折叠部，所述第二折叠部翻折至所述第一表面或所述第二表面上。

3.如权利要求2所述的电化学装置，其特征在于：所述第一折叠部与所述第二折叠部沿所述集流体的厚度方向的正投影至少部分重叠并形成重叠区域。

4.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于：沿所述集流体的宽度方向，所述重叠区域的长度与所述集流体的长度的比值C的范围为10％≤C≤25％。

5.如权利要求2所述的电化学装置，其特征在于：所述第一折叠部和所述第二折叠部中的至少一个与所述主体部一体成型。

6.如权利要求2所述的电化学装置，其特征在于：所述主体部，所述第一折叠部或所述第二折叠部中的至少一个包括集流体暴露的未涂覆区域。

7.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：沿所述集流体的宽度方向，所述第一段的长度与所述第二段的长度的比值D的范围为25％≤D＜100％。

8.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：所述电极组件由所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片卷绕而成，所述第一段设于所述电极组件的最内圈或者次内圈中的至少一个。

9.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：所述电极组件由所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片堆叠而成，所述集流体进一步包括第三段，其中，沿所述集流体的长度方向，所述第一段设于第一段和所述第二段之间。

10.一种用电装置，其特征在于：包括如权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。